1.4. Вплив легуючих компонентів та домішок на властивості золотих сплавів

Нікель. Легування золота нікелем, як і легування нікелю золотом, супроводжується підвищенням твердості легованого металу. Нікель добре розчиняється в міді, а в сріблі він практично нерозчинний. Нікель входить до складу менш благородного, ніж з паладієм, білого золота системи золото-мідь-нікель-цинк. Для надання сплаву білого кольору досить, як правило, вмісту в сплаві від 10 до 14% Ni. Максимум білого кольору досягається при 17% Ni.

Паладій. Вміст 16% Pd досить для того, щоб сплав золота набув приємного білого кольору. Біле золото з домішками паладію перевищує за своїми властивостями сплави золота з нікелем, є більш благородними і дорожчими та має ряд переваг: володіє більш високою пластичністю, має кращий блиск, білий колір більш стійкий при нагріванні.

Цинк. Домішка декількох десятих відсотків у розплаві системи Au-Ag-Cu перед розливкою Zn чинить розкислюючу дію і підвищує текучість сплаву. Завдяки домішкам цинку до сплавів золота червоного кольору останні набувають жовтуватого кольору.

Цинк має велике значення при виготовленні припаїв. Невеликі домішки цинку значно звужують ділянку плавлення золотого сплаву. Введення цинку до сплавів білого кольору системи Ag-Cu-Ni роблять їх технологічними, знижують температуру плавлення, зменшують твердість.

Кадмій. Завдяки домішкам кадмію сплави Au-Ag зеленого кольору набувають більш інтенсивного забарвлення. Кадмій ще більше ніж цинк звужує ділянку плавлення золотого сплаву. Спільне введення цинку і кадмію більш суттєво знижує температуру плавлення потрійної системи, ніж при введенні їх окремо.

Цинк та кадмій - важливі легатурні матеріали, що використовуються для виготовлення припаїв благородних металів.

Слід зазначити, що при введенні до сплавів золота понад 4% Zn і 20% Cd при відкритому плавленні і розливі на повітрі вони утворюють оксиди, які міцною плівкою вкривають зливок і при пластичній деформації зумовлюють шиферний злам.

Алюміній. Пластичність і здатність до тьмяніння сплавів золота збільшується внаслідок наявності в сплаві незначної кількості алюмінію. Але, як тільки кількість А1 переважає розчинність його в Ag та Сu, утворюється фіолетова крихка сполука AuAl - "аметистове золото". Алюміній діє і як легуючий елемент (розчиняється в сплаві), і як розкислювач (очищує метал від газів та закису міді). Оскільки в результаті розкислення в розплаві залишається оксид алюмінію -А1₂O₃, поверхня металу погіршується вже при 0,01% А1, а при 0,05% А1 прокат має значні дефекти поверхні. Межа допустимого вмісту А1 в сплаві Зл СрМ 583-80 дорівнює 0,005% за масою, що відповідає максимально фактичному вмісту А1 у металі централізованого постачання.

Олово. Впливає на механічні властивості таким же чином, як й алюміній і також погіршує якість поверхні металу. Встановлена межа вмісту в сплавах - 0,005% за масою.

Залізо. Через високу температуру плавлення та легке окиснення залізні та стальні часточки потрапляють до сплаву золота і наявні в ньому у вигляді сторонніх включень. Ці включення не чинять будь-якого впливу на властивості сплаву при обробці тиском, але значно погіршують обробку металу різанням та при завершальних операціях. Згідно з ГОСТом Р 51152-98, вміст заліза в золотих сплавах, що використовуються в ювелірній промисловості, не може перевищувати 0,004-0,15%.

Кремній, миш'як, свинець, вісмут утворюють із золотом крихкі інтерметалеві сполуки. Ці тверді сполуки настільки знижують пластичність сплаву, що вже декілька відсотків досить для того, щоб сплав був холодоламким. Кремній може потрапити до сплаву при поновленні з матеріалу тигля, що містить кварц.

Решта елементів можуть міститься в брудних легуючих металах.

Кремній. Кремній підвищує твердість і крихкість золота, утруднює обробку сплавів тиском.

При введенні 0,008% Si пластичність сплаву Зл СрМ 585-80 значно знижується, у порівнянні з вихідними значеннями, - відносне подовження - 40%, глибина витягування та кількість перегинів - в 2-3 рази, тобто є доцільним обмежити вміст кремнію в сплаві ЗлСрМ 585-80 значенням 0,003% за масою (верхня межа вмісту його в партіях централізованого постачання).

Сурма. Присутність невеликих кількостей сурми значно знижує пластичність золота. Вміст сурми в сплавах золота, що використовується для виготовлення ювелірних виробів, згідно з нормою, не повинен перевищувати 0,001-0,005%.

Вісмут. Наявність невеликої кількості вісмуту зумовлює утворення легкоплавкої та незвичайно крихкої сполуки Аu₂Ві, яка зумовлює в сплаві явища холодо- і жароламкості.

Сірка. Сірка потрапляє до сплавів золота при плавленні та випалі під шаром деревинного вугілля, забрудненого сірчаними сполуками місцевого газу, а також при паянні в гіпсових формах. Залишки сірчаної кислоти після травлення при випалі і паянні, розкладаючись, також призводять до забруднення сплаву сіркою.

Розчиняючись у розплавах золота, срібла і міді, сірка не розчинюється в цих металах у твердому стані. При твердінні сірка виокремлюється із розплаву у вигляді газоподібних сполук. Тому розплав золота 585 проби, що збагачений сіркою, при твердінні "кипить" вже за наявності сірки 0,02%. Отриманий зливок характеризується наявністю газової поруватості і для прокатування не підходить. Із золотом сірка не взаємодії, але вона активно реагує з легуючими елементами: сріблом, міддю, нікелем, паладієм. Із сріблом та міддю сірка утворює тверді сульфіди, що надає крихкості сплаву. Біле золото (з Ni та Pd) та сплави золота, що вміщують Рb, дуже вразливі до домішок сірки. Обидва метали утворюють із сіркою крихкі та легкоплавкі сульфіди (Ni₃S₂ та Pd₄S), які роблять сплави червоно- та холодоламкими.

Сірка в кількості тисячних відсотків процента у нікелі та паладії, що входить до сплаву золота робить їх повністю непридатними для обробки тиском.

У сплавах Зл СрМ 585-80 вміст сірки також доцільно обмежити за масою до 0,005%.

Фосфор. Фосфор діє як розкислювач, підвищуючи пластичність сплавів золота. Надлишковий фосфор призводить до руйнування металу при нагріванні вище температури її плавлення (наприклад, при нагріванні під паяння до температури порядку 800°С).

У сплаві Зл СрМ 585-80 рекомендовано обмежити вміст фосфору до 0,01% за масою[7].